Page 83 - 无损检测2024年第十期

申 扬，等：
风机塔筒焊缝缺陷漏磁与磁扰动检测性能对比

对塔筒的结构完整性构成重大威胁，而且对焊接区 陷的磁导率远小于铁磁试样的，缺陷会使磁路中的
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的无损检测提出了相当大的挑战 。 磁通发生畸变，部分磁通会泄漏出材料表面，通过空
应用于风机塔筒焊缝缺陷检测的无损检测手段 气绕过缺陷再进入材料，在材料表面形成了漏磁场，
主要包括超声、磁粉、渗透和电磁技术 。超声检测 通过在磁路中心正下方放置的磁敏元件获取电压变
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方法一般需采用耦合剂 ，不便于风机塔筒的现场 化信号即可实现缺陷的检出。
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检测。单次磁粉、渗透检测的范围有限，风机塔筒所 磁扰动检测原理如图2所示，将永磁铁置于铁
有焊缝的检测耗时较长，对于高位的焊缝难以实施 磁性材料上方时，永磁铁会产生均匀的垂直磁场并
检测。电磁无损检测技术具有非接触特点，主要应 磁化试件，若表面无缺陷，则磁感线无变化，磁敏元
用于铁磁性材料的缺陷检测。相比涡流法而言，磁
件不会产生突变信号，当试样表面存在缺陷时，由于
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测法可以不需要主动激励源 ，电路实现更为容易。
磁能趋于低势稳态，缺陷附近的磁感线发生扰动，而
国内外基于磁测法对缺陷进行检测的方式主要
导致磁敏元件输出电压发生变化。
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包括漏磁 和磁扰动 [6，7] 两类。漏磁检测信号大小
与缺陷截面积相关，对垂直于扫查方向的裂纹具有 S 永磁铁 S 永磁铁
N 磁扰动 N
优异的检测能力，但难以检出小角度裂纹和表征缺 磁感线 传感器 传感器 磁扰动
传感器
陷宽度。相比而言，磁扰动检测信号大小与缺陷引
起的磁场扰动有关，对小角度裂纹及缺陷轮廓有较
好的检测能力，但对小开口缺陷的检出和缺陷深度
图 2 磁扰动检测原理示意
的表征能力较弱。SUN等 提出永磁扰动方法，对
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钢板中不同角度的裂纹缺陷进行检测，结果显示该 2 试验方案

传感器能够很好地检出小角度裂纹缺陷。ZHANG 2.1 试样制备
等 对比了漏磁法和磁扰动法对钢板中复杂缺陷的 笔者制备了4种类型的风机塔筒焊缝缺陷试样，
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检测能力，发现漏磁检测对缺陷深度更敏感而磁扰 目的在于对比研究漏磁与磁扰动技术对不同类型缺
动法对缺陷轮廓更敏感。 陷的检测能力。不同类型风机塔筒焊缝缺陷试样实
为验证漏磁和磁扰动方法对风机塔筒焊缝缺陷
物如图3所示，号试样含不同宽度的焊缝裂纹缺陷，
1
的检测能力，笔者设计了适用于焊缝缺陷的漏磁与
缺陷长度为10 mm，深度为1 mm，自左至右缺陷宽
磁扰动检测传感器，制备了不同类型的焊缝缺陷试
度分别为0. 5，1，1. 5，2，3 mm；2号试样含不同角度
样，并搭建了试验扫查平台，最终采用漏磁阵列传感
的焊缝裂纹缺陷，缺陷长度为10 mm，宽度为1 mm，
器与磁扰动阵列传感器对试样进行阵列扫查与二维 深度为1 mm，角度从左至右分别为0°，15°，30°，45°，
成像，对比分析了不同缺陷下的漏磁与磁扰动检测
60°，75°，90°；3号试样含不同直径的圆孔焊缝缺陷，
性能。
缺陷深度为1 mm，圆孔直径从左至右分别为1，2，
1 检测原理

漏磁检测原理如图1所示，漏磁检测传感器励
磁部分由轭铁、永磁铁、极靴组成，永磁铁提供稳定 (a) 1号试样
磁场并饱和磁化待测试样，当焊缝区域无缺陷时，励
磁场的磁力线会被约束在待测试样内部，试样表面
(b) 2号试件
磁场无突变。当待测试样表面存在缺陷时，由于缺

(c) 3号试件

(d) 4号试件
图 1 漏磁检测原理示意 图 3 不同类型风机塔筒焊缝缺陷试样实物
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测